المواضيع:
- مقدمة
- حركات المكبس الأولية والثانوية
- سرعة المكبس
- تسارع المكبس
- نظرة عامة كاملة على حركة المكبس والسرعة والتسارع
مقدمة:
يتم تحويل حركة المكبس لأعلى ولأسفل (الترجمة) إلى حركة دوارة بواسطة آلية قضيب توصيل الكرنك. يتحرك المكبس لأعلى ولأسفل في خط مستقيم. وهذا ما يسمى حركة المكبس الأولية. ومع ذلك، فإن قضيب التوصيل لا يتحرك للأعلى والأسفل فحسب، بل للجانب أيضًا. بسبب الحركة الجانبية لقضيب التوصيل، سيتحرك المكبس مسافة أكبر قليلاً. بالإضافة إلى المسافة المتزايدة، وصل المكبس أيضًا إلى أعلى سرعة حركته عند هذه النقطة. تسمى هذه المسافة الإضافية بحركة المكبس الثانوية.
يوضح الشكل حركة المكبس. يشير المكبس الأزرق العلوي إلى مكان وجود TDC (المركز الميت العلوي). يشير المكبس الأزرق الموجود في منتصف اليمين إلى مسافة حركة المكبس الأساسي (أي التي لا يصبح فيها قضيب التوصيل مائلاً). يشير المكبس السفلي ذو اللون الأحمر إلى المسافة الإضافية الناتجة عن دوران العمود المرفقي وميل قضيب التوصيل؛ هذه هي حركة المكبس الثانوية.
عندما يتم تدوير العمود المرفقي بمقدار 90 درجة، تكون سرعة حركة المكبس في أعلى مستوياتها. تضمن حركة المكبس الثانوية مسافة أكبر مقطوعة. وبإضافة مسافة الحركة الثانوية إلى مسافة الحركة الأساسية، يمكن تحديد المسافة الإجمالية التي يقطعها المكبس.
تحدد النسبة بين طول مجلة الكرنك وطول قضيب التوصيل حجم الحركة الثانوية. تؤثر حركة المكبس الثانوية أيضًا على سرعة المكبس وتسارع المكبس.
حركات المكبس الأولية والثانوية:
تظهر حركة المكبس الأولية والثانوية في الرسوم البيانية في هذا القسم مع المسافة المقطوعة. مجموع حركة المكبس الأولية والثانوية هو إجمالي حركة المكبس. تم شرح هيكل مسار المكبس الإجمالي أدناه.
حركة المكبس الأولية:
تتسبب القوة في الاتجاه TDC إلى TDC والقوة من ODP إلى TDC معًا في حدوث اهتزاز يحدث مرة واحدة في كل دورة للعمود المرفقي. ولهذا السبب تسمى هذه القوة أيضًا بالقوة الأساسية. القوة الأساسية تقوم بحركة أولية.
- حركة المكبس الأساسية هي 0 عند دوران العمود المرفقي 0 درجة وأيضًا 180 عند 0 درجة؛
- إذا نظرنا حصريًا إلى حركة المكبس الأساسية، مع دوران العمود المرفقي بزاوية 90 درجة، يكون المكبس في منتصف الشوط (أيضًا في منتصف الطريق عبر الأسطوانة)، أي عند 90 ملم.
حركة المكبس الثانوية:
توفر الحركة الجانبية لقضيب التوصيل حركة المكبس الثانوية. كلما زادت النسبة بين دبوس الكرنك وطول قضيب التوصيل، زادت القوة الثانوية، وبالتالي الحركة الثانوية.
- في TDC تكون الحركة الثانوية 0؛
- عند دوران العمود المرفقي بزاوية 90 درجة، تصل الحركة الثانوية إلى الحد الأقصى؛
- نضيف المسافة التي يغطيها المكبس أثناء الحركة الثانوية إلى الحركة الأولية. هذا هو المسار الفعلي الذي سلكه المكبس.
حركة المكبس الفعلية:
تتكون حركة المكبس الفعلية من مجموع حركتي المكبس الأولية والثانوية. يمكن قراءة هذا على أنه "إجمالي" في الرسم البياني.
- يكون المكبس في منتصف شوطه في الأسطوانة قبل أن يتحول العمود المرفقي إلى 90 درجة. في الرسم البياني، نرى أن المكبس قد تحرك مسافة 110 مم بزاوية 90 درجة. هذا يمثل 61% من إجمالي السكتة الدماغية؛
- يحدد طول مجلة الكرنك، وبالتالي نسبة قضيب ربط الكرنك (يشار إليها غالبًا باسم لامدا)، حركة المكبس الثانوية، وبالتالي الكلية.
تعمل حركة المكبس الثانوية على تضخيم اهتزازات المحرك. في المحرك الذي يحتوي على أربع أسطوانات أو أقل، حيث تكون القوى الثانوية كبيرة نسبيًا، مهاوي التوازن يتم تطبيقه للحد من اهتزازات المحرك.
سرعة المكبس:
أثناء عملية العمل، يعكس المكبس اتجاه حركته عند ODP وTDC. في ODP وTDC تكون سرعة المكبس صفرًا. وذلك لأن المكبس يغير اتجاهه عند هذه النقاط. عندما يتحرك المكبس من TDC إلى ODP، تزداد سرعة المكبس. تصل سرعة المكبس الأساسي إلى أقصى قيمة لها عند حوالي 90 درجة من دوران العمود المرفقي. وهذا نتيجة التسارع الإيجابي للمكبس أثناء الحركة الهبوطية. ومع ذلك، مع زيادة زاوية قضيب التوصيل، تلعب سرعة المكبس الثانوية دورًا. ترتبط سرعة المكبس الثانوية بإمالة قضيب التوصيل وتتسبب في مساهمة إضافية في إجمالي سرعة المكبس. تؤدي سرعة المكبس الثانوية هذه إلى وصول سرعة المكبس الإجمالية إلى قيمتها القصوى في وقت أقرب مما قد تسببه سرعة المكبس الأساسية وحدها. يحدث هذا عادةً قبل زاوية العمود المرفقي البالغة 90 درجة. في الرسم البياني أدناه نرى أن إجمالي سرعة المكبس قد وصل بالفعل إلى الحد الأقصى بحوالي 75%.
تسارع المكبس:
تمت مناقشة سرعة المكبس في الفقرة السابقة. يوضح الرسم البياني أن سرعة المكبس عند TDC وODP هي 0، وأن السرعة تزيد وتنخفض أثناء الحركة للأسفل وللأعلى. مع تسارع المكبس ننظر إلى تسارع وتباطؤ المكبس في الاسطوانة.
عندما تكون زاوية ذراع التدوير 0 درجة، يكون المكبس في أعلى شوطه، جاهزًا لبدء حركته الهبوطية. يصل تسارع المكبس إلى الحد الأقصى عند هذه النقطة. ويرجع ذلك إلى التغير المفاجئ في اتجاه حركة المكبس، من التوقف عند أعلى نقطة إلى بدء الحركة الهبوطية. أثناء التحرك نحو TDC ينخفض التسارع. تسارع المكبس الأساسي هو 0 عند 90 درجة من دوران العمود المرفقي. في الفقرة السابقة يمكننا أن نرى أن سرعة المكبس تنخفض مرة أخرى عند 90 درجة. بين 90 و 180 درجة العمود المرفقي يكبح المكبس حتى يصل إلى TDC. في الرسم البياني نرى الكبح كتسارع سلبي.
يتم إنشاء تسارع المكبس الثانوي مرة أخرى عن طريق إمالة قضيب التوصيل. في المحرك الذي يحتوي على قضيب توصيل خارج المحور، يكون قضيب التوصيل بالفعل بزاوية صغيرة عندما يكون المكبس في TDC. ونتيجة لتسارع المكبس الثانوي فإن التسارع الكلي للمكبس يزداد في درجات العمود المرفقي الأولى.
نظرة عامة إجمالية على حركة المكبس والسرعة والتسارع:
ناقشت الفقرات السابقة الحركات والسرعات الأولية والثانوية والإجمالية لكل رسم بياني. في هذه النظرة العامة نرى الإجماليات في رسم بياني واحد.
- ومع تحرك المكبس إلى الأسفل، يزداد وزن المكبس (من 0 إلى 180 درجة)؛
- لقد عكس المكبس اتجاه حركته بين الشوط السابق والشوط الحالي. بسبب التغيير المفاجئ في اتجاه الحركة، يصل تسارع المكبس إلى الحد الأقصى من درجة واحدة في العمود المرفقي؛
- تزداد سرعة المكبس تدريجيًا، لتصل إلى الحد الأقصى قبل أن يدور العمود المرفقي بمقدار 90 درجة؛
- عند 180 درجة، تكون سرعة المكبس وتسارع المكبس 0؛
- أثناء الانتقال إلى TDC، تنعكس الرسوم البيانية لتسارع المكبس والسرعة.
الصفحات ذات الصلة:
